Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες, (που χρησιμοποιούνται είτε για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, είτε για στρατιωτικούς σκοπούς ή στην έρευνα) είναι οι κύριες πηγές ακτινοβολίας. Η ραδιενέργεια του πυρήνα ενός πυρηνικού αντιδραστήρα είναι εκατομμύρια φορές υψηλότερη, από οποιαδήποτε άλλη τεχνητή πηγή ακτινοβολίας. Αν και η κατασκευή και η λειτουργία πυρηνικών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται υπό στενή εποπτεία και βάσει κανονισμών, υπάρχει μία ελάχιστη πιθανότητα ατυχήματος. Ο πιθανός κίνδυνος από ατύχημα σε πυρηνικό αντιδραστήρα είναι η έκθεση στην ακτινοβολία. Η έκθεση αυτή θα μπορούσε να προέλθει από τη διαφυγή ραδιενεργών υλικών από τον σταθμό στο περιβάλλον, και συνήθως χαρακτηρίζεται από τον σχηματισμό νέφους. Το μέγεθος της επηρεαζόμενης περιοχής καθορίζεται από την ποσότητα των ραδιενεργών υλικών, που διέφυγαν από τον σταθμό, τη διεύθυνση και την ταχύτητα του ανέμου, και τις μετεωρολογικές συνθήκες, που επικρατούν (π.χ. βροχή, χιόνι, κ.λπ.), οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν με ταχύτητα το ραδιενεργό υλικό στο έδαφος, προκαλώντας αυξημένη εναπόθεση ραδιονουκλεϊδίων. Σημαντική μόλυνση θα μπορούσε να επηρεάσει περιοχές σε απόσταση 30 χιλιομέτρων από τον σταθμό.
Ραδιολογικά ατυχήματα συμβαίνουν κατά την χρήση, αποθήκευση ή μεταφορά ραδιενεργών υλικών. Εκτός από τους πυρηνικούς σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, νοσοκομεία, πανεπιστήμια, ερευνητικά εργαστήρια, βιομηχανίες, μεγάλη αυτοκινητόδρομοι, σιδηρόδρομοι και πλοία θα μπορούσαν να αποτελέσουν τόπο ραδιολογικού ατυχήματος. Οι ραδιενεργές πηγές χρησιμοποιούνται συχνά σε βιομηχανικούς μετρητές (π.χ. μετρητές υγρασίας και πυκνότητας). Εάν οι μετρητές αυτοί ή άλλες συσκευές, που περιέχουν ραδιενεργά υλικά δεν χρησιμοποιούνται σωστά ή αποσταλούν για ανακύκλωση ως άχρηστα μέταλλα, η σφραγισμένη πηγή ενδέχεται να «χαθεί» και να καταλήξει σε εγκαταστάσεις ανακύκλωσης μετάλλων ή στην κατοχή κάποιου, ο οποίος δεν είναι εξουσιοδοτημένος να χειρίζεται τέτοιες πηγές. Είναι τα υλικά ραδιενεργού ρυπάνσεως, που βρίσκονται συχνότερα σε φορτία, που λαμβάνονται από εγκαταστάσεις άχρηστων μετάλλων. Εάν το χαλυβουργείο λειώσει την πηγή, μολύνονται τα μέταλλα, οι μηχανές και το εργοστάσιο. Ακόμα πιο σημαντικό, μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα την έκθεση των εργατών ή των χρηστών σε ακτινοβολία.
Υπήρξαν επίσης περιστατικά κατά τα οποία ανυποψίαστοι άνθρωποι βρίσκουν τις πηγές αυτές, και μην γνωρίζοντας τι είναι, τις φυλάσσουν ή τις ανοίγουν με αποτέλεσμα να εκτεθούν σε μεγάλο βαθμό. Κάποιοι δορυφόροι χρησιμοποιούν ραδιενεργά υλικά ως πηγή ενέργειας κατά τις διαστημικές πτήσεις μεγάλης διάρκειας. Κατά την εκτόξευση ή την επάνοδο των δορυφόρων υπάρχει ο κίνδυνος ατυχήματος, που θα μπορούσε να έχει ως αποτέλεσμα τη διαφυγή ραδιενεργών υλικών.